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6.1 细胞的增殖
第2课时 细胞周期中染色体、核DNA数目变化及观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂 教案
一、教学目标
1.用数学模型描述有丝分裂过程中各物质的含量变化（重点）。
2.制作植物根尖分生区组织细胞有丝分裂装片（难点）。
二、教学重难点
教学重点：真核细胞有丝分裂过程中，各个时期染色体的行为和数目变化，以及DNA数量的变化。
教学难点：1.通过实验观察植物细胞的有丝分裂，并概述其过程。
2.真核细胞有丝分裂过程中染色体行为和数目的变化及DNA数量的变化。
三、教学过程
【新课导入】
教师活动：复习回顾动植物细胞有丝分裂的过程。
提问：在分裂过程中染色体、DNA、单体的数量如何变化？（点拨染色体的数量看着丝点，DNA的数量看臂条数）
学生活动：在老师的指导下分析出，复制过程染色体数目不变，DNA加倍，且出现姐妹染色单体；着丝点断裂过程染色体数目加倍，DNA数目不变，姐妹染色单体消失。
【新课学习】
知识延伸：
1.癌细胞：正常细胞的分裂是在机体的精确调控之下进行的，在人的一生中，体细胞一般能够分裂50~60次。但是，有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。
2.无丝分裂
（1）过程：细胞无丝分裂的过程比较简单，一般是细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成为两个细胞核；接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。因为在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化，所以叫作无丝分裂，如蛙的红细胞的无丝分裂。
（2）特点：不出现纺锤丝和染色体的变化。
（染色质、DNA也要进行复制，并且细胞要增大。）
（3）实例：蛙的红细胞分裂
目标1：细胞周期中染色体、核DNA数目变化
活动1 细胞周期中相关结构含量变化
1.观察一个细胞周期中染色体的行为变化，填表归纳染色体数目、核DNA含量、染色单体数目的变化规律。（用2n表示正常体细胞内染色体数目）
2.在下面坐标图中画出一个细胞周期中细胞内染色体数、核DNA分子数的变化曲线。
教师活动：模型建构，指导学生将上述数据构建为适当的数学模型以更直观地体现染色体、DNA、单体的数量变化。
学生活动：小组合作构建数学模型，总结有丝分裂前后染色体、DNA数量不变。
3.请思考：在一个连续分裂的细胞内发生的下列变化。
（1）核DNA在_____________________________发生复制，含量加倍。（分裂间期）
（2）核DNA含量在__________________________________________________________减半，减半的原因是__________________________________________________________________________。
（分裂末期结束时 姐妹染色单体分开后形成的染色体分别进入两个子细胞）
（3）染色体数目在_____________________________加倍，加倍的原因是_________________________________________________________________________________。
（分裂后期 每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开成为两条染色体）
（4）染色体数目在_____________________________减半，减半的原因是__________________________________________________________。
（分裂末期结束时 姐妹染色单体分开后形成的染色体分别进入两个子细胞）
4.在下面坐标图中画出一个细胞周期中每条染色体上DNA分子数的变化曲线，并在纵轴上标出正确的取值。
目标2：观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂与细胞生长探究
提问：细胞为什么不能无限长大？是什么因素限制了细胞的长大？
细胞不能无限长大的原因有很多。细胞的大小影响物质运输的效率，可以作为一种解释。
活动2 运用模型解释细胞不能无限长大的原因
教师活动：展示3个大小不同的细胞模型，限制细胞大小的原因有很多，我们可以尝试从细胞大小和物质运输效率之间关系的角度进行解释。又因为细胞非常微小，不便于直接进行实验操作，所以可以用不同大小的立方块放大模拟细胞，进行模型分析。
学生活动：思维训练，小组合作，运用模型分析细胞大小和物质运输效率之间的关系，解释细胞不能无限长大的原因。
提问：模型分为几类？解释上述问题应该选用什么模型？
1.计算每个细胞模型的表面积与体积，并求出表面积与体积之比。
S=6a2 V=a3
2.物质在细胞中的扩散速率是一定的，假定某种物质如葡萄糖通过“细胞膜”后，向内扩散的深度为0.5mm。计算这3个“细胞”中物质扩散的体积与整个“细胞”体积的比值。（物质同样扩散深度0.5cm，扩散部分体积占比多少？）
讨论：
（1）细胞的表面积与体积的比值与细胞的大小有什么关系？
提示：细胞的表面积与体积之比随着细胞的增大而减小
（2）从物质运输的效率看，细胞为什么不能太大？
提示：细胞越大，表面积与体积的比值越小，物质运输的效率就越低。
（3）细胞是越小越好吗？并说明理由。
提示：不是；
组成细胞的结构（如核糖体等）和物质（如酶等）必须占据一定的空间，细胞内各种生化反应的进行也需要一定的空间，这些因素决定了细胞的体积不能太小。
（4）是什么限制了细胞的长大？
提示：①细胞表面积与体积的关系。
②细胞的核质比例。
提出问题：细胞周期的不同时间段，细胞都发生了哪些变化？
活动3 运用实验观察细胞的有丝分裂过程
教师活动：组织阅读教材“探究实践”的内容，明确实验原理，目的要求，材料用具，方法步骤，实验结果等，引导学生低倍镜观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂永久装片，再用高倍镜观察染色体的行为并用模式图记录，尝试描述染色体行为，根据实验观察，对实验结果进行分析，思考并回答相关问题。
学生活动：阅读教材，明确实验流程，用显微镜进行观察，分析结果，思考、讨论并回答问题。
1.实验原理
在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区，茎形成层细胞。由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此，当染色体被碱性染料着色后，通过在高倍镜下观察，同一组织中可以看到不同时期细胞内染色体的存在状态。从而判断细胞各处于有丝分裂的哪个时期。染色体容易被碱性染料着色，如甲紫溶液旧称龙胆紫溶液，或者醋酸洋红液着色。
分生区细胞特点：细胞呈正方形
排列紧密
有的细胞处于分裂状态
2.目的要求
（1）制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片。
（2）观察植物细胞有丝分裂的过程，识别有丝分裂的不同时期，比较细胞周期中不同时期的时间长短。
（3）绘制植物细胞有丝分裂简图。
3.材料用具
可以用哪些材料观察细胞的有丝分裂过程？
材料：洋葱（可以用蒜、葱代替）。
用具：显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，镊子，剪刀，滴管。
试剂：
解离液：质量分数为15% 盐酸（HCl）和体积分数为95%的酒精（C2H5OH）溶液（1：1混合）
染色剂：质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL甲紫溶液（将甲紫溶液在质量分数为2%的醋酸溶液中配制而成）或醋酸洋红液
洋葱根尖细胞有丝分裂固定装片。
4.方法步骤
（1）洋葱根尖的培养
实验前3～4天，将洋葱放在装满清水的广口瓶上，底部接触水，把装置放在温暖的地方，经常换水，以 防止烂根，待根长约5 cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。
注意：选择染色体数目较少且分裂期占细胞周期时间比例大的根尖作为实验材料。
提问：如何选取到根尖分生区细胞？
取材时只能剪根尖2～3 mm，
原因是若剪得过长会包括伸长区，伸长区无细胞分裂，增加了寻找观察细胞的难度。
（2）装片的制作：取材→解离→漂洗→染色→制片
注意事项：1．解离时间不宜过长或过短，原因是过长会使根尖过分酥软且染色体成分被破坏；过短使根尖细胞解离不充分，不能相互分离。
2．解离完了要进行漂洗，而且一定要彻底，这样处理的目的是防止残留的解离液继续破坏细胞，同时盐酸也影响染色和腐蚀镜头。
3.染色：（1）注意染液不宜滴加过多；
（2）注意冰醋酸的功能是固定细胞，保持细胞结构的形态；
（3）注意利用清水充分洗去过多染液和冰醋酸，防止影响观察。
（3）洋葱根尖细胞有丝分裂的观察
①把制成的装片先放在低倍镜下观察，扫视整个装片，找到分生区细胞：细胞呈正方形，排列紧密。再换成高倍镜仔细观察，首先找出分裂中期的细胞，然后再找前期、后期、末期的细胞，注意观察各时期细胞内染色体形态和分布的特点。最后观察分裂间期的细胞。
②如果自制装片的效果不太理想，可以观察洋葱根尖有丝分裂固定装片。
③调节显微镜的放大倍数，使你能够在视野中同时看到约50个细胞，仔细统计视野中处于各时期的细胞数，记录在记录表“样本1”中。把视野移动到分生区一个新的区域再统计，然后记录在记录表“样本2”中。对数据进行整理，填入表中。
（4）绘图：绘出植物细胞有丝分裂中期简图。
（5）有条件的学校，可以观察马蛔虫受精卵的有丝分裂固定装片。
5.实验结果
（1）分别从图中找出处于分裂间期，前期、中期、后期、末期的细胞。
（2）装片中细胞相互重叠，会导致观察效果不理想，请思考实验中有哪些操作可以保证细胞相互分散开来？
提示：
①解离时盐酸可破坏细胞壁的果胶层，使组织细胞相互分离开来。
②制片时用镊子尖把根尖弄碎。
③压片可使细胞尽可能呈单层铺展。
（3）在实验过程中，为什么不能通过一个细胞连续观察各时期的特点？如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞？
提示：
①解离过程中细胞已经死亡，不再进行细胞分裂，观察到的只能是一个固定时期。
②如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断地移动装片，在不同的视野中寻找。
（4）在你的观察结果中，处于哪一时期的细胞最多？为什么？
提示：处于分裂间期的细胞最多。因为细胞周期的大部分时间处于分裂间期。
（5）如何比较细胞周期中不同时期的时间长短？你可以数一数视野中5个不同时期细胞数目。统计全班的结果，求每个时期细胞数目的平均值。（提示：洋葱根尖细胞染色体数目为8对。一个细胞周期大约需要12 h）
观察到的不同时期细胞数目的多少，可反映出各时期经历时间的长度
提示：某时期的细胞数占计数细胞总数的比例越大，该时期的时间越长。
课堂小结：
四、板书设计
6.1 细胞的增殖
第2课时 细胞周期中染色体、核DNA数目变化及观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
一、癌细胞
二、无丝分裂
三、细胞周期中染色体、核DNA数目变化
四、观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂与细胞生长探究
1.运用模型解释细胞不能无限长大的原因
2.运用实验观察细胞的有丝分裂过程

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